Journals / ACADEMIC PLATFORM-JOURNAL OF ENGINEERING AND SCIENCE / 2021 / Cilt: 9 - Sayı: 3

Bivariate Drought Frequency Analysis based on Copula Theory for Osmaniye Region

Kopula Yöntemi ile Osmaniye Bölgesinin İki Değişkenli Kuraklık Frekans Analizi

Pages
388–396
DOI
—
🏛️Bibliographic metadata and full text access for this article are provided via DergiPark.
DergiPark Record ↗
✨

AI Summary & Key Takeaways

AI Insight
⚡ TL;DR(Too Long; Didn't Read)

It provides useful information on topics such as the possible water supply system, hydraulic design and water management.

📌 3 Key Takeaways

🎯
Objective & Hypothesis:Multivariate frequency distributions are becoming increasingly important for hydrological design and risk management.
📊
Key Findings & Data:After obtaining the univariate distribution function for each drought parameter, the Gumbel copula was selected among the 10 copula functions considering Akaike Information Criterion (AIC), Bayes Information Criterion (BIC), Maximum likelihood (MLE) methods and tail dependency.
💡
Conclusion & Impact:It provides useful information on topics such as the possible water supply system, hydraulic design and water management.
🔬Design:Research Article
📍Scope:Comprehensive Sample
⚙️Variables:Domain Parameters

Abstract

Multivariate frequency distributions are becoming increasingly important for hydrological design and risk management. Traditional multivariate distributions have serious limitations as all component margins should be from the same distribution family. The Copula function is a newly approach to deriving multivariate distributions that overcome this limitation. In this study, drought analysis was calculated using the copula function for Osmaniye province with long-term precipitation data. Firstly, drought parameters including drought duration and severity were obtained by using SPI method. Lognormal and Weibull was observed to be the most suitable marginal distribution for drought duration and drought severity, respectively. After obtaining the univariate distribution function for each drought parameter, the Gumbel copula was selected among the 10 copula functions considering Akaike Information Criterion (AIC), Bayes Information Criterion (BIC), Maximum likelihood (MLE) methods and tail dependency. Finally, the drought return period for Osmaniye province has been calculated. It provides useful information on topics such as the possible water supply system, hydraulic design and water management.

Özet

İklim değişikliğinin dünyanın birçok bölgesinde ekstrem doğa olaylarını tetiklediği gerçeği, birçok bilim insanı tarafındanciddi bir vaka olarak kabul edilmektedir. Çok değişkenli frekans dağılımları, hidrolojik tasarım ve risk yönetimi için giderekdaha fazla önem kazanmaktadır. Geleneksel çok değişkenli dağılımlar, tüm bileşen marjinallerinin aynı dağılım ailesindenolması gerektiği için ciddi şekilde sınırlamalara sahiptir. Kopula yöntemi, bu sınırlamanın üstesinden gelen çok değişkenlidağılımların türetilmesi için yeni ortaya çıkan bir yaklaşımdır. Bu çalışmada, Osmaniye ilinin yağış istasyonu uzun dönemveriler ile kuraklık analizi kopula fonksiyonu kullanılarak hesaplanmıştır. İlk olarak, kuraklık parametreleri olan kuraklıksüresi ve şiddeti SPI metodu kullanılarak elde edilmiştir. Gözlemlenen kuraklık süresi için Lognormal, kuraklık şiddeti içinise Weibull en uygun marjinal dağılım olarak bulunmuştur. Her bir kuraklık parametresi için tek değişkenli dağılımfonksiyonu elde edildikten sonra, Gumbel kopulası belirlenen 10 kopula fonksiyonu arasında Akaike Bilgi Kriteri (AIC),Bayes Bilgi Kriteri (BIC), Maksimum olabilirlik (MLE) yöntemleri ve kuyruk bağımlılığı da dikkate alınarak seçilmiştir.En son olarak Osmaniye ili kuraklık olaylarının süre ve şiddet parametrelerinin ortak dönüş periyotları hesaplanmıştır. Buanaliz sonucunda, karar vericilere Osmaniye ilinin gelecekteki kuraklıklara daha duyarlı olması konusunda bilgi verebilir.Bu bilgiler ışığında, muhtemel yapılması düşünülen su temini sistemi, hidrolik tasarım ve su yönetimi gibi konularda yararlıbilgiler sağlamaktadır.

🔖

Cite This Article

EŞİT, M., YÜCE, M. İ. (2021). Bivariate Drought Frequency Analysis based on Copula Theory for Osmaniye Region. ACADEMIC PLATFORM-JOURNAL OF ENGINEERING AND SCIENCE, Cilt: 9 - Sayı: 3, 388–396. https://ajindex.com/articles/354824

📄 Full Text PDF Viewer

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

References (1)

  1. Kao, S. C., & Govindaraju, R. S. A copula-based joint deficit index for droughts. Journal of Hydrology, 380(1-2), 121-134, 2010 [2] Heim Jr, R. R. A review of twentieth-century drought indices used in the United States. Bulletin of the American Meteorological Society, 83(8), 1149-1166, 2002 [3] Sheffield, J., Wood, E. F., & Roderick, M. L. Little change in global drought over the past 60 years. Nature, 491(7424), 435-438, 2012 [4] McKee, T. B., Doesken, N. J., & Kleist, J. The relationship of drought frequency and duration to time scales. In Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology (Vol. 17, No. 22, pp. 179-183), January 1993 [5] Below, R., Grover-Kopec, E., & Dilley, M. Documenting drought-related disasters: A global reassessment. The Journal of Environment & Development, 16(3), 328-344, 2007 [6] Wilhite, D. A. Drought as a natural hazard: concepts and definitions, 2000 [7] Shiau, J. T., Feng, S., & Nadarajah, S. Assessment of hydrological droughts for the Yellow River, China, using copulas. Hydrological Processes: An International Journal, 21(16), 2157-2163, 2007 [8] Mishra, A. K., & Singh, V. P. A review of drought concepts. Journal of hydrology, 391(1-2), 202-216, 2010 [9] Kogan, F. N. Droughts of the late 1980s in the United States as derived from NOAA polar-orbiting satellite data. Bulletin of the American Meteorological Society, 76(5), 655-668, 1995 [10] Guttman, N. B. Accepting the standardized precipitation index: a calculation algorithm 1. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 35(2), 311-322, 1999 [11] Guttman, N. B. Comparing the palmer drought index and the standardized precipitation index 1. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 34(1), 113-121, 1998 [12] Ray, K. S., & Shewale, M. P. Probability of occurrence of drought in various sub-divisions of India. Mausam, 52(3), 541-546, 2001 [13] Efstathiou, M. N., & Varotsos, C. A. Intrinsic properties of Sahel precipitation anomalies and rainfall. Theoretical and applied climatology, 109(3-4), 627- 633, 2012 [14] McKee, T. B. Drought monitoring with multiple time scales. In Proceedings of 9th Conference on Applied Climatology, Boston, 1995, 1995 [15] Eris, E., Aksoy, H., Onoz, B., Cetin, M., Yuce, M. I., Selek, B.,. & Karakus, E. U. Frequency analysis of low flows in intermittent and non-intermittent rivers from hydrological basins in Turkey. Water Supply, 19(1), 30-39, 2019 [16] Du, J., Fang, J., Xu, W., & Shi, P. Analysis of dry/wet co